Langlebiges Bauen mit Natursteinen

Von der Steinzeit zum Steinkleid

Bei der Instandsetzung von Gebäuden ist es wichtig, sich über die alten Materialien, Handwerkstechniken und Bauteile zu informieren. Häufig trifft man dabei auf erhaltenswerte Originalsubstanz, deren Wert sich nicht unbedingt auf den ersten Blick erschließt. Dazu zählen auch Schmuckornamente, massive Wände oder vorgeblendete Fassaden aus Naturstein. Ein Baustoff der ersten Stunde, der von der Antike bis zur Neuzeit in nahezu jedem Bauwerk anzutreffen ist.

Text: Klaus Siegele

Die grundlegenden Vorzüge von Naturstein als Baumaterial lassen sich wohl nirgends eindrücklicher ablesen als bei den drei Pyramiden von Gizeh, dem ältesten und zugleich letzten noch existierenden Weltwunder der Antike. Die monumentalen Grabmäler blieben seit ihrer Fertigstellung um 2600 v. Chr. fast 4.000 Jahre lang das höchste Bauwerk der Welt und wurden erst im 14. Jahrhundert von den Türmen der Kathedrale in Lincoln übertroffen, ebenfalls aus Natursteinen erbaut. Dass sich die massiven Steinblöcke von einst in der Architektur des 20. Jahrhunderts zu dünnen Fassadenplatten gewandelt haben, die vor der tragenden Wand verankert werden, tut der Begeisterung für diesen traditionellen Baustoff keinen Abbruch. Anders als heute, wo Natursteine von Steinbrüchen aus aller Welt zusammengetragen werden, um damit Böden und Fassaden zu bekleiden, bestimmte noch bis vor rund 150 Jahren allein die Art des vorkommenden Festgesteins im regionalen Steinbruch, ob die massiven Wände, tragenden Säulen und schmückenden Ornamente eines Bauwerks aus Granit, Marmor, Basalt, Kalk- oder Sandstein bestehen.

Kleine Gesteinskunde

Weltweit finden sich in der durchschnittlich 30 Kilometer dicken Erdkruste rund 4.000 verschiedene Gesteinssorten, die sich in 30 Gesteinsarten unterteilen lassen. Deren Eigenschaften (Härte, Porosität, Dichte, Farbe) und damit auch deren Eignung für bestimmte Zwecke im Bauwesen hängen von ihrer geologischen Entstehungsgeschichte ab. Diese wiederum ist eng mit den inneren und äußeren Kräften unserer Erde verknüpft, die drei verschiedene Gesteinsfamilien hervorbrachten: die Magmatite, die Metamorphite und die Sedimente. Während sich die Erdoberfläche zu drei Vierteln aus Sedimenten und nur einem Viertel aus Magmatiten und Metamorphiten zusammensetzt, besteht die Erdkruste insgesamt zu 90 Prozent aus magmatischen und metamorphen Gesteinen. Letztere bildeten sich aus erstarrtem und kristallisiertem Magma (zum Beispiel Granit, Porphyr) beziehungsweise entstanden durch Umwandlung (Metamorphose) infolge gewaltiger geophysikalischer Einwirkungen (hoher Druck, hohe Temperaturen, tektonische Bewegungen). Typische Vertreter der Metamorphite sind Schiefer, Gneise und Marmor, wobei der „edle“ Marmor (griech. marmaros für „weißer Stein“) rein geologisch betrachtet nichts anderes als ein kristalliner Kalkstein ist. Die Familie der Sedimente hingegen bezeichnet Ablagerungsgesteine, die im Lauf von Jahrmillionen zustande kamen durch

  • Verwitterung älterer Festgesteine (zum Beispiel Sandsteine, Grauwacken),
  • Ausscheidung von Stoffen aus übersättigten Lösungen und Ablagerung biologischer Reste (zum Beispiel Kalksteine, Travertine).

Kunstvolles Hauen und Stechen

Ihre für das Bauwerk geforderte geometrische Form und Oberflächengestalt erhalten die im Steinbruch gewonnen Rohblöcke durch aufwendige Bearbeitung durch den Steinmetz. Von Grob nach Fein bringt er den Werkstein zunächst in die gewünschte Größe und Form, um seine Oberflächen anschließend – je nach Verwendungszweck – zu profilieren, zu schleifen, zu polieren, zu scharrieren, zu stocken, zu kröneln oder anderweitig zu gestalten. Viele der alten Techniken sind inzwischen verloren gegangen oder werden kaum noch angewendet. Anders als die einzelnen Arbeitsschritte der Steinbearbeitung, die von der Antike bis heute nahezu unverändert blieben, haben sich Werkzeuge und Bearbeitungstechnologien entscheidend gewandelt. An die Stelle von Hammer, Beil und Meisel traten moderne Druckluftwerkzeuge, wenngleich für die feine Bearbeitung der Hart- und Weichgesteine oder substanzschonende Restaurierungsarbeiten noch immer jeder Steinmetz mit den traditionellen Werkzeugen kunstvoll umzugehen versteht. Nicht allein die Gestalt der Oberfläche, sondern auch Farbe und Textur der Gesteine tragen zum Erscheinungsbild einer Steinfassade bei, die im Lauf der Zeit entweder durch eine schöne Patina geadelt wird, oder aber durch Verwitterung und Schäden ihre funktionellen und gestalterischen Qualitäten einbüßt.

Stetig nagt der Zahn der Zeit

Ob und wie intensiv eine Natursteinfassade aufgrund physikalischer, chemischer oder biologischer Einflüsse verwittert, hängt von vielen Einflussfaktoren ab – sei es die Widerstandskraft des gewählten Natursteins selbst, die Konstruktionsart, die Bedingungen am Standort oder das Klima. Größter Feind ist das Wasser in allen seinen Aggregatzuständen. Hinzu kommen aggressive Belastungen aus der Luft, die auf die Steine einwirken und sie zerbröseln lassen. Ähnlich wie bei Holzkonstruktionen sind die Kontaktzonen im Fugenbereich besonders gefährdet, wo sich Feuchtigkeit ansammeln und Schadsalze anreichern können. Weiteres Zerstörungspotenzial bergen gesteinsinterne Spannungen, die anfängliche Mikrorisse zu deutlich sichtbaren Rissen mutieren lassen – besonders anfällig hierfür sind magmatische und metamorphe Gesteine. Den weichen und porösen Sandsteinen hingegen setzen thermisch bedingte Dehnungen und Frost besonders zu. Speziell in erdnahen Zonen und Sockelbereichen drohen jedem Gestein Absprengungen durch Salzbelastungen. Auch Moose, Algen und Flechtenwissen einer Natursteinfassade übel mitzuspielen, weshalb die Schadensbilder an Natursteinfassaden insgesamt mannigfaltig sein können. Diese gilt es, in einer sorgfältigen Bestandsaufnahme zu katalogisieren und zu analysieren, um der Ursache für Verschmutzungen, Krusten, Absandungen, Absprengungen, Risse, Verfärbungen, Ausblühungen und Aussinterungen auf die Spur zu kommen.

Sorgfältige Pflege vor mühsamer Restauration

In vielen Fällen werden im Anschluss restauratorische und eventuell sogar naturwissenschaftliche Untersuchungen vor Ort und im Labor unerlässlich sein, um die vorgefundenen und geschädigten Gesteinssorten sowie die möglichen Immissionen genau bestimmen zu können. Ist ein Bauwerk oder eine Natursteinfassade in Teilen so stark zerstört, dass allein eine dauerhafte Pflege für den Erhalt nicht ausreicht, ist eine Restaurierung unausweichlich. Die dafür angewendeten Techniken und Verfahren reichen von der Reinigung, Sicherung, Verfestigung und Hydrophobierung der Bausubstanz über die Wiederherstellung oder Auswechslung schadhafter Teile bis hin zur Rekonstruktion, um anhand von Kopien oder Abgüssen beschädigte oder nicht mehr vorhandene Natursteine, Ornamente und Skulpuren zu reproduzieren und wieder einzusetzen.

Literatur und Quellen
[1] Herzog, Thomas et al, Fassadenatlas, Institut fürInternationale Architektur-Dokumentation, München 2004
[2] Müller, Friedrich, Gesteinskunde, Ebner Verlag, Ulm (Donau) 2005
[3] Rentmeister, Andreas, Instandsetzung von Natursteinmauerwerk, Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart/München 2003
[4] Naturstein und Architektur, Deutscher Naturwerkstein-Verband (Hrsg.), Verlag Georg D. W. Callwey, München 2000
[5] Ahnert, Rudolf, K. H. Krause, Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960, Band 1, 6. Auflage, Verlag Bauwesen Berlin, Huss Medien, Berlin 2001. Sämtliche Zeichnungen des vorliegenden Artikels sind dieser Publikation entnommen.